淺談計算機圖形學的相關技術與發展

【摘要】隨著信息技術的不斷進步和完善，計算機在實際生活中的應用也越來越廣泛，其中代表的就是計算機圖形學的應用。計算機圖形學是集圖形原理、方法和技術于一體的一門學科，在實際的應用中解決了很多的問題。計算機圖形學中包含了計算機應用技術、可視化技術、造型技術等等，近幾年計算機圖形學有了進一步的發展。文中會介紹計算機圖形學的相關技術以及發展的相關內容。

【關鍵詞】計算機圖形學；相關技術；發展

一、計算機圖形學的相關技術介紹

（一）數學基礎技術

計算機圖形學與數學基礎知識有很緊密的聯系，一定程度上是數學基礎支撐著整個計算機圖形學的發展。數學基礎技術內容主要包括曲線曲面、幾何造型、集合等等，其中最關鍵的曲線曲面理論中包含很多的知識，曲線曲面理論利用自身的優勢很好地解決了實際存在的一些數學問題，受到廣泛的認可和應用。但是有的理論知識還處在不斷完善的階段，還不能真正投入到實際的應用中。而分形幾何學的引進促進了計算機圖形學的創新和發展，原本的圖形學只能表現一些簡單的事物，由于分形幾何學的引進，可以體現各種形態的事物，擴寬了圖形學的發展領域。

（二）計算機科學技術

計算機圖形學與計算機科學技術肯定有密切的關聯，計算機圖形學是在計算機技術發展的環境下產生。因此，圖形學的發展一定要依靠先進的計算機技術才能實現。計算機的硬盤、顯示器、分辨率甚至于計算機本身的性能都會直接影響圖形學的發展。計算機圖形學現在發展的重點放在圖形的軟件設計、圖形數據結構以及數據庫技術上，計算機科學技術是圖形學發展的基礎和前提。

（三）動畫技術

計算機動畫技術是計算機圖形學應用得最為廣泛的一種技術，現在很多的動畫視頻以及造型都是通過動畫技術實現。計算機動畫技術簡單地說就是利用計算機本身的優勢，將原本靜止的畫面生動化和真實化。它可以利用鼠標隨意移動圖形的位置，還可以改變畫面的大小和色彩，根據設計要求來調整原本的畫面，設計出不一樣的視覺效果，現在很多的平面廣告技術主要依靠動畫技術實現，帶給受眾非同尋常的視覺體驗，吸引大家的關注。

（四）可視化技術

可視化技術一般被稱為數據的可視性，普遍用于氣象數據的分析、海洋數據的分析以及地質勘探的數據分析等等，利用計算機將數據和圖形結合在一起，讓數據以更加直觀的方式呈現出來。圖形學的可視化技術只需要輸入相關的數據就可以形成相應的圖形以及數據分析，現在圖形學的可視化技術開始應用到醫學圖像的處理中，但是由于受到技術條件的限制還不能有效分析醫學數據。

（五）虛擬現實的技術

虛擬現實的技術是指將屏幕中的畫面以一種真實地形式呈現出來，讓觀眾感覺處在現實生活中一樣，現在我們觀看的3D電影大多利用的是這種技術。計算機根據人類肉眼觀看習慣和規律來設置相應的畫面，從不同的角度滿足觀眾的視覺需要，讓觀眾在不同場景的轉換中恍如在不同時空中穿梭。這種技術最大的優勢就是將原本靜止的畫面以最生動真實的形式表現出來，給靜止的畫面注入了生命。

二、計算機圖形學的發展趨勢

（一）計算機動畫設計

早在20世紀60年代，計算機圖形學就有了一定的發展，給我們的生活帶來了很大的改變，但是由于受到計算機技術的限制，實際應用領域受到限制。計算機動畫追求的是畫面的生動性和連續性，將一些獨立靜止的畫面用不同的幀串聯在一起，形成一幅生動的動畫作品。計算機圖形利用動畫技術被廣泛地應用到游戲、影視以及廣告作品中，設計的動畫場面不僅很好地將動作與情節結合在一起，帶給觀眾巨大的視覺沖擊，還能利用動畫設計將整部作品的意義升華。例如大家十分熟悉的《阿凡達》這部作品就是利用計算機動畫技術帶給觀眾不一樣的感受，不僅是好萊塢大片，很多的動畫片也使用了動畫技術，讓小朋友在動畫片中感受樂趣。

（二）教學應用

近幾年計算機圖形學在教學中的應用也越來越廣泛，生動的圖形能夠幫助學生更好地消化知識點。計算機圖形學可以將教材上復雜的知識點以生動形象的圖像直觀地呈現出來，這樣的教學方式不僅能夠減輕老師和學生的壓力，還能很好地激發學生學習的興趣，加深對知識點的認識和理解。例如，利用計算機圖形學的相關技術形成數學模型或者是物理模型，學生通過對模型的學習掌握相關的知識點。

（三）圖形顯示

計算機圖形學依靠本身的可視化技術可以將數據和圖形有效地結合在一起，圖形顯示是計算機圖形學發展的一個主要方向。現在很多的氣象圖、地形圖以及資源分布圖中都使用了圖形學，相關部門利用這些圖形能夠在最短的時間內掌握想要了解的信息，有助于決策的科學性和合理性。現在很多行業的發展都要借助這些精密的地圖，特別是工程建設以及旅游資源開發等等，通過這些圖形顯示制定最佳的工作方案。

（四）網絡生成技術

網絡生成技術是今后發展的主要方向，可以分為結構化網格和非結構化網格兩種形式。

1、結構化網格

結構化網格的方式又可以稱為映射法，這種方法是利用映射的原理和映射函數等將網格映射到一個獨立的空間中，再利用多種方式將網格與物體本身相脫離，最后形成一個全新的物體。

2、非結構化網格

生成非結構化網格的方式有很多種，相比較結構化網格而言更加方便，在實際的應用中也會更加實用。生成非結構化網格的方法主要有布點、分解、柵格，其中應用得最多的就是布點以及柵格，非結構化網格今后的發展方向是全自動網格劃分以及三維網格?，F在二維網格的發展已經相對成熟和穩定，三維網格也開始投入研究和運用，這些都為全自動網格的劃分方式提供了有利的條件，全自動網格劃分方式的形成，可以大大提高工作效率。

三、總結

科學技術的發展很大程度上推動了計算機圖形學的發展，同時圖形學的研究和應用也帶動了相關學科的進步和完善，隨著圖形學在社會經濟發展中的作用越來越明顯，它已經成為當代社會進步和發展不可缺少的一部分。但是在實際應用中還是要正確對待圖形學，根據自身的具體情況有針對性地運用圖形學的相關技術，實現社會的健康發展。

參考文獻

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